前言：

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧主要是TCP/ip協(xié)議棧，同時也是構(gòu)成今天全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，具體它們是怎樣運(yùn)行的，運(yùn)行原理又是怎樣，這就是今天我們需要講述的知識。

協(xié)議棧的四個基本層次：

數(shù)據(jù)鏈路層:

本層實現(xiàn)了所有的網(wǎng)卡驅(qū)動程序，并且為上層協(xié)議數(shù)據(jù)包和下層物理鏈路幀提供了通用的轉(zhuǎn)換接口。主要的協(xié)議就是arp協(xié)議和rarp協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)層：

本層主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上選路和轉(zhuǎn)發(fā)，提供主機(jī)到主機(jī)的傳輸。在本層中，ip協(xié)議通過目的地址逐跳的選擇下一跳路由，知道數(shù)據(jù)包到達(dá)目的主機(jī)；或者是在中間傳輸失敗被丟棄。

在本層中，主要協(xié)議是ip協(xié)議，但是通常會把icmp協(xié)議也歸入這一層，嚴(yán)格意義山說icmp也是使用ip協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)包請求，按照上層協(xié)議使用下層協(xié)議的規(guī)范，應(yīng)該歸為傳輸層。

傳輸層：

本層主要是提供數(shù)據(jù)包的端到端的可信通信，本層主要協(xié)議是tcp、udp和sctp協(xié)議，本次我們主要是講述tcp和udp。

tcp協(xié)議：主要是為應(yīng)用層提供可靠的、面向連接的以及面向流的服務(wù)。后續(xù)詳解。

udp協(xié)議:主要是為應(yīng)用層提供不可靠的、基于數(shù)據(jù)包的協(xié)議。

應(yīng)用層：

本層主要是負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)包的內(nèi)容邏輯，前面的三個協(xié)議主要是保證數(shù)據(jù)包能夠到達(dá)目的端，而應(yīng)用層就是對數(shù)據(jù)包的內(nèi)容進(jìn)行處理。

協(xié)議棧的使用方式：

1）發(fā)送時封裝：

當(dāng)數(shù)據(jù)包從應(yīng)用層->傳輸層->網(wǎng)絡(luò)層->數(shù)據(jù)鏈路層時，每一層都會在上層數(shù)據(jù)包頭部添加本層頭部，這種使用使用方式我們稱之為數(shù)據(jù)包的封裝。如到傳輸層時，添加tcp頭部或者是udp頭部，此時數(shù)據(jù)就是tcp報文段。最后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上就是經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路層封裝好的幀數(shù)據(jù)。

2）接收時分用：

分用的過程和封裝的過程正好相反，但是分用是根據(jù)報文中的類型字段來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包將傳給上層哪一個協(xié)議的，如以太網(wǎng)幀的類型字段可以區(qū)分是傳給arp模塊還是ip模塊，ip報文中根據(jù)協(xié)議字段區(qū)分傳給的是tcp還是udp，tcp報文中根據(jù)目的端口號來傳給應(yīng)用層的具體程序的。

arp協(xié)議原理講解：

1. 原理：arp協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)任意網(wǎng)絡(luò)層地址到任意物理地址的轉(zhuǎn)換，為了簡便，本次主要是介紹ip地址到mac地址的轉(zhuǎn)換。主要實現(xiàn)原理為：arp協(xié)議被調(diào)用時，會向主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個廣播信息，該信息中會包含目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址（IP地址），如果ip地址匹配， 主機(jī)就會回應(yīng)它的物理地址給請求主機(jī)。

2. 以太網(wǎng)arp的報文格式如下：

• 硬件類型：主要是物理地址的類型，如以太網(wǎng)、令牌環(huán)等。值為1時表示mac地址。

• 協(xié)議類型：主要是網(wǎng)絡(luò)層地址的類型，一般是ip地址，值為0x800。

• 硬件地址長度和協(xié)議地址長度分別表示mac地址長度和ip地址長度，值分別為6和4.

• 操作：主要是4中類型。arp請求（1）和應(yīng)答（2）、rarp請求（3）和應(yīng)答（4）。

• 最后4個字段：數(shù)據(jù)包兩端的地址。請求arp會填充除目的端mac地址之外的其他地址。arp響應(yīng)主機(jī)會填充目的端mac地址。

注意：arp報文的長度為28字節(jié)，因此發(fā)送的以太網(wǎng)arp數(shù)據(jù)包的長度為18+28=46個字節(jié)，但是以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)據(jù)部分的長度至少為46字節(jié)，因此在進(jìn)行請求或者是響應(yīng)時可能數(shù)據(jù)包長度為64自己。